JP2010056941A - 無線通信装置、移動局、および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して受信側装置（情報処理装置または移動局）から積極的に確認応答（再送要求）を出力させ、スループットの向上を図ることを目的とする。
【解決手段】 本発明の無線通信装置１２０は、外部サーバ１６０側からパケットを受信し情報処理装置１１０に伝送し、パケットに対する情報処理装置からの確認応答を外部サーバ側に送信する無線通信部２１２と、外部サーバ側からのパケットの欠落の有無を検知する欠落検知部２１６と、パケットの欠落が有った場合、情報処理装置のＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送するダミーパケット伝送部２１８と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも基地局と無線通信を確立してＴＣＰ／ＩＰ通信を遂行する無線通信装置、移動局、および無線通信方法に関する。

近年、インターネット等の通信ネットワークのブロードバンド化が進んでおり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)、ＺｉｇＢｅｅ等に代表される無線通信を通じた無線ブロードバンドシステムも拡大傾向にある。このような無線通信を実行する手段としては、携帯電話網にも利用されているＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）を利用することもできる。

ＣＤＭＡは、複数の信号にそれぞれ異なる符号を乗算し、すべての信号を合成し１つの周波数を用いて送信する方式である。一方、ＷｉＭＡＸは、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式を用いた通信方式の一つである（例えば、非特許文献１）。かかるＯＦＤＭＡ方式は、データの多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。

ユーザは、このような無線通信を利用して、自身のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置でデータの送受信を実行する場合、その無線通信に対応したＰＣカード等の無線通信装置を情報処理装置に接続しなくてはならない。かかる無線通信装置では、情報処理装置から伝送されたパケットを無線信号として基地局に送信し、また、基地局から受信した無線信号をパケットに変換して情報処理装置に伝送する。こうして情報処理装置では、無線通信を介して例えばインターネットに接続されたＷｅｂサーバによる様々なサービスを受けることが可能となる。かかるインターネットの標準プロトコルとしてはＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）が用いられている。

また、ＳＬＩＰ（Serial Line IP）やＰＰＰ（Point-to-Point Protocol）のようなシリアル通信に基づくＴＣＰ／ＩＰではＶＪ（Van Jacobson）圧縮が用いられる。ＶＪ圧縮は、ＴＣＰ／ＩＰヘッダを圧縮して転送効率を向上させる機能であり、具体的には、連続するＴＣＰ／ＩＰパケットのヘッダ同士の差分をとって、ヘッダのフィールドのいずれかに変更があった場合のみ完全なヘッダデータを付し、変更がない場合にはヘッダ自体を圧縮する技術である。

このようなＶＪ圧縮を用いたＴＣＰ／ＩＰ伝送において、受信したヘッダ圧縮パケットは、前回受信したパケットのヘッダと、そのヘッダからの差分情報に基づいて復元される。従って、連続するパケットの１つが喪失されるとそれ以降のパケットを正しく復元することができず、ＴＣＰ層においてチェックサムエラーになってしまう。このようなパケットの喪失は、有線通信では生じ難いが、通信状態がその環境によって大きく影響される無線通信では考慮せざるを得ない。

図１２は、従来技術における、パケットを喪失（欠落）した場合のＴＣＰ／ＩＰの動作を示したシーケンス図である。ここでは、無線通信装置１０が、情報処理装置１２と外部サーバ１４との通信を中継している。具体的に無線通信装置１０は、有線または無線通信により情報処理装置１２と接続し、基地局（図示せず）との無線通信を通じて外部サーバ１４と接続する。

例えば、外部サーバ１４がシーケンス番号０（図中「Ｓｅｑ０」）のパケットを情報処理装置１２に送信した場合に、情報処理装置１２が正しくパケットを受信すると、情報処理装置１２から外部サーバ１４に次のパケットのシーケンス番号（１０００）を付した確認応答（ＡＣＫ）が返信される（Ｓ２０）。続いて、外部サーバ１４がシーケンス番号１０００（Ｓｅｑ１０００）のパケットを送信した際、何らかの理由により無線通信装置１０にパケットが到達しなかった場合（Ｓ２２）、情報処理装置１２は、シーケンス番号１０００のパケットを通り越してシーケンス番号２０００のパケットを受信することとなる（Ｓ２４）。情報処理装置１２は、受信したパケットを、本来シーケンス番号１０００のパケットに基づいて復元するところ、シーケンス番号０のパケットに基づいて復元してしまうので、情報処理装置１２のＴＣＰ層はそのパケットをチェックサムエラーと判断する（Ｓ２６）。

ＴＣＰ／ＩＰにおいて、ＴＣＰ層は、規格上、妥当なシーケンス番号が付されたパケットのチェックサムエラーを上位層に伝達せず、そのパケットを破棄してしまう。外部サーバ１４は、情報処理装置１２の状態に拘わらず、総容量がウィンドウサイズに達するまでパケットを送信し続けるので、情報処理装置１２のＴＣＰ層は、受信したパケットを破棄し続ける。このように情報処理装置１２では、パケットを復元できない状態が続き、外部サーバ１４によるウィンドウサイズ分のパケット送信完了後のＲＴＯ（Retransmission Time Out）をもって（Ｓ２８）、欠落したシーケンス番号１０００のパケットが再送され、パケットが正常に伝達されれば、情報処理装置１２から確認応答（ＡＣＫ）が送出される（Ｓ３０）。

このようにＴＣＰ／ＩＰでは、規格上、パケットの欠落が生じたとしても、情報処理装置１２では何らの処理もなされないので、ＲＴＯによる再送が実行されるまでに、伝送処理が完全に止まる０スループット区間が生じてしまう。

かかる問題に対し、例えば、特許文献１では、受信されたデータパケットのチェックサムエラーを検知し、受信されたデータパケットの送信側装置（外部サーバに対応）に信号で通知して再送を要求する技術が開示されている。
特開２００７−５３２０７３号公報 「Mobile WiMAX ? Part I:A Technical Overview and Performance Evaluation」Prepared on Behalf of the WiMAX Forum, February 21, 2006, http://www.intel.com/netcomms/technologies/wimax/WiMAX_Overview_v2.pdf

しかし、上述した特許文献１の技術では、チェックサムエラーを検知するごとに確認応答を返信するとしているので、欠落したパケットからウィンドウサイズ分のパケットまでのすべてのパケットに対して確認応答を返すこととなり、トラフィックが増大してしまう。さらに送信側装置から欠落パケットが連続して無駄に再送され、スループットが低下する原因となっていた。

また、かかる従来技術では、チェックサムエラーを検知すると、ＴＣＰ層に規格に準じてパケットを破棄させることなく、受信側装置と送信側装置のＴＣＰ／ＩＰ通信を断って、送信側装置に独自に確認応答を送信している。従って、受信側装置では送信側装置との通信状態を把握する術が無く上位側プロトコルとの親和性が欠如し、また、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱した独自の確認応答が送信側装置へ送信されることとなるので送信側装置との親和性も懸念される。さらに上述した従来技術では、独自のプロトコルが用いられているので、そのプロトコルに対応すべく当該技術を遂行する部位のみならず、受信側装置および送信側装置の改変が必要であった。

本発明は、このような問題に鑑み、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して受信側装置（情報処理装置または移動局）から積極的に確認応答（再送要求）を出力させ、スループットの向上を図ることが可能な、無線通信装置、移動局、および無線通信方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、情報処理装置と外部サーバとのＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を中継し、基地局との無線通信を確立することで外部サーバに通信接続される無線通信装置であって、外部サーバ側からパケットを受信し情報処理装置に伝送し、パケットに対する情報処理装置からの確認応答を外部サーバ側に送信する無線通信部と、外部サーバ側からのパケットの欠落の有無を検知する欠落検知部と、パケットの欠落が有った場合、情報処理装置のＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送するダミーパケット伝送部と、を備えることを特徴とする。ここで「外部サーバ側」とは、外部サーバと直接、または基地局等１または複数の中継機器を通じた間接的な送受信を示している。

ＴＣＰ層は、妥当なシーケンス番号が付されたパケットによるチェックサムエラーに対してそのパケットを破棄し確認応答を行わない。本発明では、ＴＣＰ層が規格上不正なパケットに対しては確認応答を遂行すること、および規格で定められた所定回数の確認応答（再送要求）を受けるとＲＴＯを待つことなくパケットの再送を遂行することを利用し、無線通信装置が受信側の情報処理装置にダミーパケットを送信して積極的に確認応用を出力させ、それを所定回数連続して遂行させることで送信側の外部サーバにパケットを必要最低限の回数（例えば１回）分のみ再送させている。かかるダミーパケットを所定回数送信するだけの簡易かつ軽負荷な構成により、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して、不要な確認応答（再送要求）や再送によるトラフィックの増大を回避し、スループットの向上を図ることが可能となる。

また、本発明の無線通信装置は、情報処理装置と外部サーバとのＴＣＰ／ＩＰ通信を断つことなく、情報処理装置へのダミーパケットを加えているだけなので、受信側の情報処理装置は通信状態を確実に把握することができる。さらに、本発明では、情報処理装置や外部サーバの何らの改変を伴うことなく、また、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルの仕様変更やプロトコルスタックを変更することなく、低コストでスループットの向上を果たすことができる。

欠落検知部は、外部サーバ側から受信したパケットのチェックサムエラーによってパケットの欠落の有無を検知してもよい。

このように外部サーバ側からのパケットを最初に受信する無線通信装置においてチェックサムエラーを検知することで、迅速かつ確実にパケットの再送処理を開始することが可能となる。

ダミーパケットは、ウィンドウサイズ以上のシーケンス番号または規格外のシーケンス番号を付したパケットであってもよい。

上述したようにＴＣＰ層は、妥当なシーケンス番号が付されたパケットのチェックサムエラーでは確認応答（再送要求）を遂行しない。そこで、不正なパケットとして、ウィンドウサイズ以上のシーケンス番号または規格外のシーケンス番号を付したパケットを伝送することでＴＣＰ層に強制的に確認応答を遂行させることができる。

本発明の代表的な他の構成は、基地局との無線通信を通じて、外部サーバとＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を遂行する移動局であって、外部サーバ側からパケットを受信し、パケットに対する確認応答を外部サーバ側に送信する無線通信部と、外部サーバ側からのパケットの欠落の有無を検知する欠落検知部と、パケットの欠落が有った場合、当該移動局のＴＣＰ層にダミーパケットを所定回数伝送するダミーパケット伝送部と、を備えることを特徴とする。

本発明の移動局は、上述した無線通信装置の機能を一体的に含む。従って、ダミーパケット伝送部は、パケットの欠落が有った場合、当該移動局自体のＴＣＰ層に対してダミーパケットを送信する。本発明によるダミーパケットを所定回数送信するだけの簡易かつ軽負荷な構成により、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して、不要な確認応答や再送によるトラフィックの増大を回避し、スループットの向上を図ることが可能となる。また、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルの仕様変更やプロトコルスタックを変更することなく、低コストでスループットの向上を果たすことができる。

本発明の代表的な他の構成は、基地局との無線通信を通じて、外部サーバとＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を遂行する無線通信方法であって、外部サーバ側からパケットを受信し、外部サーバ側の通信先のＴＣＰ層に受信されたパケットを伝送し、受信されたパケットに基づいてパケットの欠落の有無を検知し、パケットの欠落が有った場合、ＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送し、受信されたパケットまたはダミーパケットに対する通信先からの確認応答を外部サーバ側に送信することを特徴とする。

上述した無線通信装置の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該移動局および無線通信方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明によれば、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して受信側装置（情報処理装置または移動局）から積極的に確認応答を出力させ、不要な確認応答（再送要求）や再送によるトラフィックの増大を回避し、スループットの向上を図ることが可能となる。また、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルの仕様変更やプロトコルスタックを変更することなく、低コストでスループットの向上を果たすことができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。かかる無線通信システム１００は、情報処理装置１１０と、無線通信装置１２０と、基地局１３０と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１４０と、中継サーバ１５０と、外部サーバ１６０とを含んで構成される。

情報処理装置１１０は、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、車載モジュール、カーナビゲーション、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）端末等様々な電子機器で構成され、ユーザの入出力インターフェースとして機能する。

無線通信装置１２０は、無線通信機能を備え、情報処理装置１１０に設けられたＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）スロットまたはＵＳＢ（Universal Serial Bus）に電気的に接続して情報処理装置１１０と基地局１３０とを中継する。本実施形態においては、無線通信装置１２０が基地局１３０と無線通信を実行する例を挙げているが、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸにおけるアクセスポイントや、アドホックネットワークのように基地局１３０を介さず無線通信装置同士で直接通信接続する形態も本実施形態に含まれる。

基地局１３０は、無線通信装置１２０や、携帯電話、ＰＨＳ端末等の移動局と無線通信を確立し、通話機能、Ｗｅｂ閲覧機能、メール送受信機能等を提供するため、ネットワーク側のインターフェースとなる。

中継サーバ１５０は、ユーザが自己の情報処理装置１１０を利用し無線通信装置１２０を通じて外部サーバ１６０等へのアクセスを試みた場合における、無線通信装置１２０と基地局１３０との間、および基地局１３０と外部サーバ１６０との間の通信経路を確立し、情報処理装置１１０と外部サーバ１６０との接続を確保する。

外部サーバ１６０は、サービス事業者が提供するＦＴＰサーバ等通信網１４０に接続される様々なサーバであり、情報処理装置１１０からのデータ（パケット）のアップロードおよび情報処理装置１１０へのデータのダウンロードを遂行する。

無線通信システム１００における無線通信装置１２０は、基地局１３０との無線通信を確保するために利用され、基地局１３０とのトラフィック制御を行うこともできる。ところで、無線通信装置１２０が接続される情報処理装置１１０のＴＣＰ層では、ＶＪ圧縮に対応したＴＣＰ／ＩＰ通信を実行する場合に、規格上、欠落したパケットを特定することができず、確認応答による再送要求をすることなく、単に欠落したパケット以降のパケットをすべて破棄している。そこで、本実施形態では、基地局１３０から情報処理装置１１０へ送信されるパケットのエラーを、その中継地点である無線通信装置１２０で検知し、最小限の追加処理を加えることで情報処理装置１１０に確認応答を出力させ、スループットの向上を図ることを目的とする。以下、このような目的を達成するための無線通信装置１２０の構成を詳述する。

（無線通信装置１２０）
図２は、無線通信装置１２０のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。無線通信装置１２０は、アンテナ部２１０と、無線通信部２１２と、受信バッファ２１４と、欠落検知部２１６と、ダミーパケット伝送部２１８と、送信バッファ２２０とを含んで構成される。

アンテナ部２１０は、電磁波を電気信号に変換し無線通信部２１２に伝送すると共に無線通信部２１２の電気信号を電磁波に変換して基地局１３０との無線通信を遂行する。

無線通信部２１２は、共通のリンクレイヤにおいてＣＤＭＡやＷｉＭＡＸ等の無線通信を確立し、基地局１３０（外部サーバ１６０）から送信されたパケット２３０を受信バッファ２１４に伝送すると共に、送信バッファ２２０のパケット２３０、例えば確認応答（ＡＣＫ）を順次基地局１３０（外部サーバ１６０）に送信する。

受信バッファ２１４は、ＦＩＦＯ（First In First Out）形式の例えばシフトレジスタといったメモリで構成され、基地局１３０（外部サーバ１６０）から情報処理装置１１０に送信される複数のパケット２３０を一時的に保持し、情報処理装置１１０のパケット受付タイミングにパケット２３０を伝送する。かかるパケット２３０は、後述する欠落検知部２１６によってエラー判定されるが、その情報処理装置１１０への伝送は敢えて断たない。即ち、パケット２３０がエラーを含んでいたとしても情報処理装置１１０への伝送を遂行する。こうして情報処理装置１１０は、外部サーバ１６０との通信状態を確実に把握することができる。

欠落検知部２１６は、受信バッファ２１４に保持された、外部サーバ１６０からのパケット２３０の欠落の有無を検知する。かかる欠落の有無は、外部サーバ１６０から受信したパケット２３０のチェックサムエラーによって検知される。

このように外部サーバ１６０からのパケット２３０を最初に受信する無線通信装置１２０においてチェックサムエラーを検知することで、迅速かつ確実にパケットの再送処理を開始することが可能となる。

ダミーパケット伝送部２１８は、パケット２３０の欠落が有った場合、情報処理装置１１０のＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを伝送する。かかるダミーパケットは、ウィンドウサイズ以上のシーケンス番号または規格外のシーケンス番号を付したパケットである。

情報処理装置１１０のＴＣＰ層は、妥当なシーケンス番号が付されたパケットのチェックサムエラーでは確認応答（再送要求）を遂行しない。しかし、ＴＣＰ層は、不正なパケットとして、ウィンドウサイズ以上のシーケンス番号または規格外のシーケンス番号を付したパケットを受けると確認応答を遂行する。そこで、ダミーパケット伝送部２１８は、ＴＣＰ層に敢えて不正パケット（ダミーパケット）を伝送することで強制的に確認応答を遂行させる。このようなダミーパケットの伝送は、無線通信装置１２０と情報処理装置１１０との閉じられた経路で完結しており、例えば基地局１３０や外部サーバ１６０といった無線通信側には漏洩しない。

また、ダミーパケット伝送部２１８は、情報処理装置１１０のＴＣＰ層にダミーパケットを規格で定められた所定回数だけ伝送する。本実施形態では、外部サーバ１６０にＲＴＯを待つことなく欠落したパケット２３０を再送させることも目的としている。かかる外部サーバ１６０では、ＴＣＰ／ＩＰの規格により所定回数（例えば３回）の確認応答を受けてはじめてパケットの再送が遂行される。従って、ダミーパケット伝送部２１８は、情報処理装置１１０のＴＣＰ層に所定回数の確認応答を遂行させ、ひいては外部サーバ１６０にパケットを再送させる。このとき外部サーバ１６０からパケットを再送すべき回数は、１回だけなので、ダミーパケット伝送部２１８からのダミーパケットの伝送回数も所定回数（３回）のみとして、不要な確認応答（再送要求）や不要な再送によるトラフィックの増大を回避する。

送信バッファ２２０は、受信バッファ２１４同様、ＦＩＦＯ形式のメモリで構成され、情報処理装置１１０から基地局１３０（外部サーバ１６０）に送信するパケット２３０を一時的に保持する。ここでは、特に、情報処理装置１１０が受信したパケット２３０に対する確認応答を保持し、保持された確認応答は、基地局１３０とのトラフィック制御の下、適当なタイミングで基地局１３０に送信される。

図３は、無線通信システム１００のパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。ここでは、データリンク層としてのＰＰＰ層とネットワーク層としてのＩＰ層とトランスポート層としてのＴＣＰ層とアプリケーション層とが例示されている。

外部サーバ１６０が情報処理装置１１０にパケットを送信すると、そのパケットは無線通信装置１２０を通じて情報処理装置１１０のＴＣＰ層に伝送される。しかし、そのパケット以前のパケットが欠落している場合、チェックサムエラーとなってしまい、そのパケットは破棄される。このとき、無線通信装置１２０は、チェックサムを遂行し、チェックサムエラーを検知した時点において図３中破線で示したように不正なパケットと認識されるダミーパケットを送信しているので、情報処理装置１１０のＴＣＰ層から外部サーバ１６０へ確認応答が為される。外部サーバ１６０は、所定回数の確認応答を受けて、ウィンドウサイズ分のパケットを送出した後、欠落したパケットを再送する。

上述したように、情報処理装置１１０のＴＣＰ層は、妥当なシーケンス番号が付されたパケットによるチェックサムエラーに対してそのパケットを破棄し確認応答を行わない。本実施形態では、情報処理装置１１０のＴＣＰ層が規格上不正なパケットに対しては確認応答を遂行すること、および外部サーバ１６０が規格で定められた所定回数の確認応答（再送要求）を受けるとＲＴＯを待つことなくパケットの再送を遂行することを利用する。即ち、無線通信装置１２０が情報処理装置１１０にダミーパケットを送信して積極的に確認応用を出力させ、それを所定回数連続して遂行させることで外部サーバ１６０にパケットを必要最低限の回数（例えば１回）分のみ再送させている。

かかるダミーパケットを所定回数送信するだけの簡易かつ軽負荷な構成により、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して、不要な確認応答（再送要求）や再送によるトラフィックの増大を回避し、スループットの向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態の無線通信装置１２０は、情報処理装置１１０と外部サーバ１６０とのＴＣＰ／ＩＰ通信を断つことなく、情報処理装置１１０へのダミーパケットを加えているだけなので、情報処理装置１１０は通信状態を確実に把握することができる。従って、情報処理装置１１０や外部サーバ１６０の何らの改変を伴うことなく、また、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルの仕様変更やプロトコルスタックを変更することなく、低コストでスループットの向上を果たすことができる。

（無線通信方法）
次に、上述した無線通信装置１２０が、基地局１３０との無線通信を通じて、外部サーバ１６０とＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を遂行する無線通信方法を具体的に説明する。

図４は、無線通信方法の具体的処理を示したフローチャートである。無線通信装置１２０の無線通信部２１２は、外部サーバ１６０からパケットを受信し（Ｓ２５０）、受信されたパケットは、外部サーバ１６０の通信先である情報処理装置１１０のＴＣＰ層に伝送される（Ｓ２５２）。

かかるパケットの伝送と並行して、欠落検知部２１６は、受信されたパケットに基づくパケットの欠落の有無を検知する（Ｓ２５４）。パケットが欠落するとＶＪ圧縮の復号時に用いられる前回のヘッダが本来のヘッダと相異するため復号されたパケットがチェックサムエラーと判定される。欠落検知部２１６は、かかるチェックサムエラーをもってパケットの欠落有りと判定する。パケットの欠落が有った場合（Ｓ２５４のＹＥＳ）、ダミーパケット伝送部２１８は、ＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送する（Ｓ２５６）。そして、情報処理装置１１０から、当該ダミーパケットに対する確認応答を受信すると（Ｓ２５８）、無線通信装置１２０の送信バッファ２２０は、その確認応答を外部サーバ１６０に送信する（Ｓ２６０）。

図５は、無線通信システム１００全体における無線通信方法の流れを示したシーケンス図である。まず、外部サーバ１６０がシーケンス番号０（図中「Ｓｅｑ０」）のパケットを情報処理装置１１０に送信した場合に、無線通信装置１２０を経由して情報処理装置１１０が正しくパケットを受信すると、情報処理装置１１０から外部サーバ１６０に次のパケットのシーケンス番号（１０００）を付した確認応答（ＡＣＫ）が返信される（Ｓ２７０）。

続いて、外部サーバ１６０がシーケンス番号１０００（Ｓｅｑ１０００）のパケットを送信した際、何らかの理由により無線通信装置１２０にパケットが到達しなかった場合（Ｓ２７２）、無線通信装置１２０は、シーケンス番号１０００のパケットを通り越してシーケンス番号２０００のパケットを受信することとなる（Ｓ２７４）。無線通信装置１２０は、そのパケットをそのまま情報処理装置１１０に伝送する（Ｓ２７６）。

情報処理装置１１０は、受信したパケットを、本来シーケンス番号１０００のパケットに基づいて復元するところ、シーケンス番号０のパケットに基づいて復元してしまうので、情報処理装置１１０のＴＣＰ層は受信したパケットをチェックサムエラーと判断して、上位層にその旨伝達することなくそのパケットを破棄する（Ｓ２７８）。

本実施形態では、無線通信装置１２０がシーケンス番号２０００のパケットを伝送した後、ダミーパケットを所定回数、ここでは、３回連続して送信する（Ｓ２８０）。かかるダミーパケットに対して情報処理装置１１０のＴＣＰ層は、チェックサムエラーと判断するが、パケットが不正なパケットであることから、次に所望するパケットのシーケンス番号、即ち、欠落したパケットのシーケンス番号１０００を付した確認応答（ＡＣＫ）を無線通信装置１２０に伝送する（Ｓ２８２）。無線通信装置１２０は、その確認応答を何ら加工することなく外部サーバ１６０に送信する（Ｓ２８４）。

外部サーバ１６０では、情報処理装置１１０の状態に拘わらず、総容量がウィンドウサイズに達するまでパケットを送信し続けるものの（Ｓ２８６）、ウィンドウサイズ分のパケットを送信し終えると、ＲＴＯによる再送が実行されることなく、それまでに蓄積されている再送要求、即ち、３回分の確認応答に応じてシーケンス番号１０００のパケットが再送され、パケットが正常に伝達されれば、情報処理装置１１０から確認応答（ＡＣＫ）が返信される（Ｓ２８８）。

以上、説明した無線通信方法においても、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して情報処理装置１１０から積極的に確認応答（再送要求）を出力させ、スループットの向上を図ることが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、無線通信装置１２０が情報処理装置１１０と外部サーバ１６０とを中継する構成を説明したが、無線通信装置１２０を一体的に備える移動局であってもスループットの向上を図ることができる。

（無線通信システム４００）
図６は、第２の実施形態における無線通信システム４００の概略的な接続関係を示した説明図である。かかる無線通信システム４００は、第１の実施形態として既に説明した無線通信システム１００とその構成は等しく、情報処理装置１１０と、無線通信装置１２０とが一体的な移動局４１０として表されている点のみ異なる。

（移動局４１０）
図７は、移動局４１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図８は、移動局４１０の外観を示した斜視図である。移動局４１０は、制御部４２０と、メモリ４２２と、表示部４２４と、操作部４２６と、音声入力部４２８と、音声出力部４３０と、無線通信装置機能部４３２と、ソケット４３４とを含んで構成される。

また、移動局４１０としては、携帯電話の他、ＰＨＳ端末、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を適用することができる。

制御部４２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により移動局４１０全体を管理および制御し、メモリ４２２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。メモリ４２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、制御部４２０で処理されるプログラムや通信データ等を記憶する。

表示部４２４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成され、メモリ４２２に記憶された、または通信網１３０を介して外部サーバ１６０から提供されるＷｅｂコンテンツ、アプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示することができる。操作部４２６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等の可動スイッチで構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

音声入力部４２８は、マイク等の音声手段で構成され、通話時等に入力されたユーザの音声を移動局４１０内で処理可能な電気信号に変換する。音声出力部４３０は、スピーカで構成され、移動局４１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、音声出力部４３０は、着信音や、操作部４２６の操作音、アラーム音等も出力できる。

無線通信装置機能部４３２は、第１の実施形態で説明した無線通信装置１２０として機能し、アンテナ部２１０と、無線通信部２１２と、受信バッファ２１４と、欠落検知部２１６と、ダミーパケット伝送部２１８と、送信バッファ２２０とを含んで構成される。かかる無線通信装置機能部４３２の構成要素は、第１の実施形態において既に述べた構成要素と実質的に機能が同一なので重複説明を省略する。

ソケット４３４は、外部機器、例えば、情報処理装置１１０を接続することができ、情報処理装置１１０は、ソケット４３４と接続することで、移動局４１０の無線通信装置機能部４３２を通じて、基地局１３０との無線通信を確立することができる。

図９は、無線通信システム４００のパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。ここでも、図３同様、データリンク層としてのＰＰＰ層とネットワーク層としてのＩＰ層とトランスポート層としてのＴＣＰ層とアプリケーション層とが例示されている。

外部サーバ１６０が移動局４１０にパケットを送信すると、そのパケットは移動局４１０のＰＰＰ層を通じて自局のＴＣＰ層に伝送される。しかし、そのパケット以前のパケットが欠落している場合、チェックサムエラーとなってしまい、そのパケットは破棄される。このとき、移動局４１０のＰＰＰ層（無線通信装置機能部４３２）は、チェックサムエラーを検知した時点において図９中破線で示したように不正なパケットと認識されるダミーパケットをＴＣＰ層に送信しているので、ＴＣＰ層から外部サーバ１６０へ確認応答が為される。外部サーバ１６０は、所定回数の確認応答を受けて、ウィンドウサイズ分のパケットを送出した後、欠落したパケットを再送する。

第２の実施形態における移動局４１０は、第１の実施形態の無線通信装置１２０の機能を一体的に含む。従って、ダミーパケット伝送部２１８は、パケットの欠落が有った場合、当該移動局４１０自体のＴＣＰ層に対してダミーパケットを送信する。本実施形態によるダミーパケットを所定回数送信するだけの簡易かつ軽負荷な構成により、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して、不要な確認応答や再送によるトラフィックの増大を回避し、スループットの向上を図ることが可能となる。また、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルの仕様変更やプロトコルスタックを変更することなく、低コストでスループットの向上を果たすことができる。

（無線通信システム５００）
また、上述したように、移動局４１０のソケット４３４に情報処理装置１１０を接続することで、当該移動局４１０を無線通信装置１２０として機能させることもできる。

図１０は、第２の実施形態における他の無線通信システム５００の概略的な接続関係を示した説明図である。かかる無線通信システム５００は、無線通信システム４００と構成は等しいが、移動局４１０にさらに情報処理装置１１０が接続されている点で異なる。

図１１は、無線通信システム５００のパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。ここでも、図９同様、データリンク層としてのＰＰＰ層とネットワーク層としてのＩＰ層とトランスポート層としてのＴＣＰ層とアプリケーション層とが例示されている。

外部サーバ１６０が情報処理装置１１０にパケットを送信すると、そのパケットは移動局４１０の無線通信装置機能部４３２を通じて情報処理装置１１０のＴＣＰ層に伝送される。しかし、そのパケット以前のパケットが欠落している場合、チェックサムエラーとなってしまい、そのパケットは破棄される。このとき、移動局４１０の無線通信装置機能部４３２は、チェックサムエラーを検知した時点において図１１中破線で示したように不正なパケットと認識されるダミーパケットを送信しているので、情報処理装置１１０のＴＣＰ層から外部サーバ１６０へ確認応答が為される。外部サーバ１６０は、所定回数の確認応答を受けて、ウィンドウサイズ分のパケットを送出した後、欠落したパケットを再送する。

このように、情報処理装置１１０は、移動局４１０の無線通信装置機能部４３２を無線通信装置１２０として利用することができるので、無線通信装置機能部４３２による再送促進処理を遂行させることができ、ＴＣＰ／ＩＰ規格を逸脱することなく、規格上の機能を有効活用して移動局４１０から積極的に確認応答（再送要求）を受信し、スループットの向上を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートやシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、少なくとも基地局と無線通信を確立してＴＣＰ／ＩＰ通信を遂行する無線通信装置、移動局、および無線通信方法に利用することができる。

第１の実施形態における無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 第１の実施形態における無線通信装置のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 第１の実施形態における無線通信システムのパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。 第１の実施形態における無線通信方法の具体的処理を示したフローチャートである。 第１の実施形態における無線通信システム全体における無線通信方法の流れを示したシーケンス図である。 第２の実施形態における無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 第２の実施形態における移動局のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 第２の実施形態における移動局の外観を示した斜視図である。 第２の実施形態における無線通信システムのパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。。 第２の実施形態における他の無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 第２の実施形態における無線通信システムのパケットの流れを、ＯＳＩ参照モデルを用いて説明した説明図である。 従来技術における、パケットを喪失（欠落）した場合のＴＣＰ／ＩＰの動作を示したシーケンス図である。

符号の説明

１１０ …情報処理装置
１２０ …無線通信装置
１３０ …基地局
１６０ …外部サーバ
２１２ …無線通信部
２１６ …欠落検知部
２１８ …ダミーパケット伝送部
４１０ …移動局
４３２ …無線通信装置機能部

Claims (5)

1. 情報処理装置と外部サーバとのＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を中継し、基地局との無線通信を確立することで該外部サーバに通信接続される無線通信装置であって、
   前記外部サーバ側からパケットを受信し前記情報処理装置に伝送し、該パケットに対する該情報処理装置からの確認応答を該外部サーバ側に送信する無線通信部と、
   前記外部サーバ側からのパケットの欠落の有無を検知する欠落検知部と、
   前記パケットの欠落が有った場合、前記情報処理装置のＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送するダミーパケット伝送部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記欠落検知部は、前記外部サーバ側から受信したパケットのチェックサムエラーによってパケットの欠落の有無を検知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記ダミーパケットは、ウィンドウサイズ以上のシーケンス番号または規格外のシーケンス番号を付したパケットであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 基地局との無線通信を通じて、外部サーバとＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を遂行する移動局であって、
   前記外部サーバ側からパケットを受信し、該パケットに対する確認応答を該外部サーバ側に送信する無線通信部と、
   前記外部サーバ側からのパケットの欠落の有無を検知する欠落検知部と、
   前記パケットの欠落が有った場合、当該移動局のＴＣＰ層にダミーパケットを所定回数伝送するダミーパケット伝送部と、
   を備えることを特徴とする移動局。
5. 基地局との無線通信を通じて、外部サーバとＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を遂行する無線通信方法であって、
   前記外部サーバ側からパケットを受信し、
   前記外部サーバ側の通信先のＴＣＰ層に前記受信されたパケットを伝送し、
   前記受信されたパケットに基づいてパケットの欠落の有無を検知し、
   前記パケットの欠落が有った場合、前記ＴＣＰ層に不正なパケットと認識させるダミーパケットを所定回数伝送し、
   前記受信されたパケットまたはダミーパケットに対する通信先からの確認応答を前記外部サーバ側に送信することを特徴とする無線通信方法。

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